Equalizador de áudio / circuito de controle de tom com controle de graves, agudos e médios usando op

Controle de tom ou circuito de equalizador ativo especialmente baixo, agudo e controle de MID O equalizador é um circuito importante no projeto de amplificador de áudio. Geralmente, os filtros de equalizador ativos de três estágios requerem três controles de graves, agudos e MID. O controle de graves permite que a baixa frequência passe, mas bloqueia a alta frequência e o controle de agudos permite que a alta frequência passe, mas bloqueia a baixa frequência, enquanto o controle MID equilibra entre alta e baixa frequência. Neste projeto, iremos projetar um circuito de controle de tom ativo alimentado por um amplificador operacional com um design de PCB. Ele funcionará com uma fonte de alimentação de 12 V e terá controle de graves, agudos e médiospara que o áudio de saída possa ser ajustado conforme necessário. Você também pode verificar os outros circuitos de graves agudos que construímos anteriormente.

Pré-amplificador de áudio estéreo com controle de graves e agudos usando transistores
Circuito de controle de tom de áudio simples com controle de graves e agudos
Circuito de controle de graves e agudos de alta potência usando LA4440

Para este projeto, usamos os serviços de fabricação de PCB da PCBWay para fazer nossas placas de circuito. Nas seções a seguir do artigo, cobrimos o procedimento completo para projetar, solicitar e montar as placas PCB para este circuito equalizador de áudio.

Componentes necessários

Os componentes necessários para construir este circuito de controle de tom usando Op-Amp são fornecidos abaixo.

Potenciômetro 100k - 2 pcs
470k- potenciômetro - 1 pcs
Amplificador operacional TL072
Fonte de alimentação 12V
Capacitor de.1uF 35V
Capacitor 1.2nF 63V
100uF, 35V
10uF, 35V
2,2uF, 63V
Resistor de 22k
Capacitor 22nF 63V
Resistor 270R
Capacitor 33pF
Capacitor 4,7nF 63V - 2 pcs
47nF
1,8k - 2 pcs
10uF, 25V - 2 pcs
3,3k - 2pcs
47k - 2pcs
10k - 5pcs
PCB

Diagrama de circuito do equalizador de áudio

O diagrama completo do circuito de graves agudos é mostrado na imagem abaixo. O principal componente deste circuito é o Op-Amp. O Op-Amp TL072 é um amplificador operacional popular que possui dois amplificadores operacionais individuais em um único pacote monolítico.

A explicação do circuito é a seguinte, mas você também pode pular para o vídeo no final desta página, que também explica como o circuito funciona. A imagem abaixo mostra a pinagem do TL072P Op-Amp. Esses dois amplificadores operacionais são representados no esquema como IC1A e IC1B.

Circuito Buffer Op-Amp:

O IC1A é configurado como um amplificador de buffer inversor. Este amplificador de buffer fornece uma saída em buffer do sinal de entrada a ser filtrado ou equalizado pelos filtros de três bandas. O capacitor C4 é um capacitor de bloqueio que bloqueia o sinal DC e só permite a passagem do sinal AC.

Os resistores R3 e R4 precisam ser precisos e combinados. Recomenda-se não alterar esses dois valores nesta fase. A saída 2.2uF, capacitor C6 passará o sinal da saída com buffer.

Circuito de controle de frequência média, graves e agudos:

No próximo estágio, IC1B é o filtro ativo real que possui três filtros de passagem conectados ao circuito de feedback negativo. Aqui está o verdadeiro tom de filtragem que está acontecendo-

A entrada negativa é recebida do capacitor 2.2uF. O op-amp IC1B é novamente configurado como um amplificador inversor e está recebendo uma entrada inversora do IC1A e na saída é novamente invertido.

Os filtros de três bandas são ambos filtros RC. Uma vez que os valores do capacitor não podem ser alterados, o valor do resistor é alterado aqui usando um potenciômetro variável. Aqui, o resistor R12 e o capacitor C11 são usados como configuração de ganho. Alterar o valor de R12 também altera o ganho.

No primeiro filtro está o filtro de graves (passa-baixas). O primeiro circuito de rede é R8, potenciômetro Bass e R9 é a resistência total do filtro e o capacitor é C7. Para determinar a frequência de corte, pode-se usar a fórmula abaixo

fc = 1 / 2piCR

O fc é a frequência de corte e C é o valor do capacitor, o R é a resistência total da rede. Portanto, alterar valores de potenciômetros diferentes ou alterar o capacitor C7 irá alterar a resposta de frequência do filtro Bass (filtro Low Pass).

Calculando a frequência de corte para o circuito de graves e agudos:

Por exemplo, no circuito acima, o valor do potenciômetro é 100k. Portanto, a resistência total, 100k (Bass Pot) + 10k (R8) + 10k (R9) = 120k. Assim, de acordo com a fórmula, o controle de graves pode processar a frequência de até 28 Hz.

O mesmo acontece com o filtro MID. Mas em vez de filtros passa-baixo ou passa-alto, ele usa uma construção de filtro passa-banda.

A frequência de corte pode ser obtida usando a mesma fórmula fc = 1 / 2piCR. A banda mais alta pode ser calculada usando o resistor R6 e o capacitor C8 (de acordo com o valor esquemático, é 10,2 kHz) e a banda mais baixa pode ser calculada usando o - valor do potenciômetro MID + R10 como a resistência total e o capacitor C9 (conforme o valor esquemático, é 70 Hz).

Na última banda de filtro, é um controle de tom agudo com um filtro passa-altas. A fórmula não muda, é o mesmo fc = 1 / 2piCR. O resistor total é o resistor Treble, e o R11 e o capacitor são o C10. Quando os agudos estão completamente baixos, significa que o potenciômetro está totalmente 470k usando o valor esquemático, a frequência de corte do filtro é - 71 Hz. Mas durante o modo de agudos totais, quando o potenciômetro está completamente ligado, a resistência do potenciômetro torna-se insignificante e apenas o resistor R11 entra em vigor. Nesta situação, a frequência de corte passou a ser -18 kHz. A saída é obtida do C12.

Circuito de polarização / compensação:

Como esta é a tensão de alimentação de um único trilho, onde o trilho negativo não é usado, o sinal de entrada precisa ser compensado. Isso se deve à incapacidade do amplificador operacional de amplificar picos negativos do sinal de entrada em um modo de fonte de alimentação de um único barramento.

Para fazer o deslocamento, um divisor de tensão é colocado no feedback positivo do amplificador operacional. O divisor de tensão compensará a metade do sinal da tensão de alimentação. Como está usando alimentação de 12 V, o sinal de entrada é compensado em 6 V CC. O C1 e C2 são os capacitores de filtro e o R1 e R2 são usados para fazer o divisor de tensão junto com um capacitor de filtro adicional C3.

Design de PCB de filtro de áudio ativo

O PCB para o nosso circuito de filtro de áudio ativo é projetado para um painel lateral duplo. Usei o Eagle para projetar meu PCB, mas você pode usar qualquer software de design de sua escolha. A imagem 2D do design da minha placa é mostrada abaixo.

Vias de preenchimento de aterramento suficientes são usadas para criar adequadamente o caminho de aterramento em toda a placa de circuito. O sinal de entrada e a seção de tensão de entrada são criados no lado esquerdo e a saída é criada no lado direito para melhor usabilidade. O arquivo completo do projeto do Eagle junto com o Gerber pode ser baixado do link abaixo.

Projeto PCB e GERBER para circuito de controle de tom com controle de graves e agudos

Agora que o nosso Design está pronto, é hora de fazer com que sejam fabricados usando o arquivo Gerber. Para fazer o PCB é bastante fácil, basta seguir as etapas abaixo-

Solicitando PCB da PCBWay

Passo 1: Acesse https://www.pcbway.com/, inscreva-se se esta for a sua primeira vez. Em seguida, na guia Protótipo de PCB, insira as dimensões de seu PCB, o número de camadas e o número de PCB que você precisa.

Passo 2: Continue clicando no botão 'Citar Agora'. Você será levado a uma página onde definir alguns parâmetros adicionais, se necessário, como o material usado, espaçamento entre trilhas, etc. Mas principalmente, os valores padrão funcionarão bem.

Etapa 3: A última etapa é fazer o upload do arquivo Gerber e prosseguir com o pagamento. Para ter certeza de que o processo está tranquilo, a PCBWAY verifica se o seu arquivo Gerber é válido antes de prosseguir com o pagamento. Dessa forma, você pode ter certeza de que seu PCB é amigável para a fabricação e chegará até você quando estiver comprometido.

Montagem e teste do circuito de filtro de áudio ativo

Depois de alguns dias, recebemos nosso PCB em um pacote elegante. A qualidade do PCB e a embalagem estavam boas como sempre. Você pode ver a embalagem por si mesmo.

A camada superior e a camada inferior da placa são mostradas na imagem abaixo. Escolhemos o vermelho como máscara de solda, simplesmente porque é atraente e a PCBway oferece todas as cores de máscara pelo mesmo preço, então por que não se divertir com a cor PCB.

Como você pode notar na imagem acima, a qualidade do PCB é muito boa. As trilhas, os pads, as vias e outras folgas foram perfeitamente fabricadas. Comecei a montar minha prancha assim que a recebi. Você pode ver a placa montada abaixo.

No entanto, para alguns capacitores, as classificações de tensão não são precisas conforme necessário, mas não faz nenhuma diferença na saída do circuito. Além disso, o amplificador operacional TL072 é substituído pelo JRC4558 devido à indisponibilidade do IC. Outro IC Op-Amp também pode funcionar, mas o mapeamento de pinos deve ser combinado com o mapeamento de pinos de amp op padrão.

O circuito é testado usando uma entrada de áudio de um laptop, uma fonte de alimentação de 12 V e um sistema de saída de alto-falante 2.1 de 15 W. As informações detalhadas de trabalho e teste podem ser encontradas no vídeo abaixo.

Espero que você tenha gostado do tutorial e aprendido algo útil. Se você tiver alguma dúvida ou pergunta, deixe-os na seção de comentários abaixo. Você também pode usar nossos fóruns para outras questões técnicas.